Os ensaios de poeiras combustíveis

Os incêndios e as explosões industriais são um perigo para as pessoas e edificações. A cada ano, muitas pessoas são feridas em incêndios industriais e explosões em diferentes países e muitas delas acabam perdendo a vidas nesses acidentes.

Além disso, os incêndios industriais e explosões causam bilhões de dólares em danos materiais e, todos os dias, milhares de trabalhadores correm o risco de se ferir em incêndios industriais e explosões. No entanto, muitos ainda não estão cientes dos perigos que enfrentam em seus locais de trabalho e quais são as principais causas desses incêndios e explosões.

Embora existam várias causas de incêndios industriais e explosões, a poeira combustível está entre os materiais mais perigosos e, infelizmente, inevitáveis, usados em muitas indústrias. Ela é produzida em uma ampla gama de indústrias e pode ser derivada de produtos sintéticos e naturais.

Igualmente, pode ser derivada de produtos naturais, como farinha, leite e ovos e de produtos feitos pelo homem, como cloreto de vinila e epóxi. Portanto, é um equívoco achar que apenas as fábricas de confecções, roupas e de madeira produzam pó que possa incendiar-se. É importante notar que, em seu estado natural, alguns produtos podem ser inflamáveis, mas podem se tornar explosivos na forma de poeira.

Existem vários medidas importantes que podem ser tomadas para evitar incêndios ou explosões de poeira combustível. Por exemplo, os empregadores devem colocar em prática procedimentos de arrumação adequados que devem ser inspecionados e mantidos.

Os trabalhos que exigem o uso de ferramentas como ferro de solda, soldador ou cortador de tocha devem ser realizados muito longe de locais onde possa haver poeira combustível. Isto é importante porque as faíscas do trabalho a quente podem viajar até vários pés e fazer com que a pilha de pó se incendeie.

Os dispositivos de limpeza de alta potência e dutos de ventilação devem ser usados para manter o pó combustível a um mínimo possível. As áreas de trabalho devem ser inspecionadas regularmente para garantir que não haja camadas visíveis de poeira combustível se acumulando durante cada turno.

Os trabalhadores devem estar cientes dos perigos e devem ser treinados em procedimentos de emergência no caso de ocorrer um incêndio ou explosão de pó combustível. Grandes equipamentos e caixas elétricas devem ser varridos regularmente com aspiradores de mão ou mangueiras de alta potência para evitar que a poeira combustível se acumule em áreas escondidas.

A NBR ISO/IEC 80079-20-2 de 05/2018 – Atmosferas explosivas – Parte 20-2: Características dos materiais – Métodos de ensaio de poeiras combustíveis descreve os métodos de ensaios para a identificação de poeiras combustíveis e camadas de poeiras combustíveis, de a forma a permitir a classificação de áreas onde tais materiais possam estar presentes, para a finalidade da adequada seleção e instalação de equipamentos elétricos e mecânicos para utilização na presença de poeiras combustíveis. As condições atmosféricas normais para a determinação das características das poeiras combustíveis são: temperatura: –20 °C a +60 °C, pressão: 80 kPa (0,8 bar) a 110 kPa (1,1 bar), e ar com conteúdo normal de oxigênio, tipicamente 21 % v/v. Os métodos de ensaios definidos não são aplicáveis para: materiais explosivos reconhecidos, propelentes (por exemplo, pólvora, dinamite) ou substâncias ou misturas de substâncias que, sob determinadas circunstâncias, se comportam de forma similar, ou poeiras de explosivos e propelentes que não requerem a presença do oxigênio da atmosfera para a combustão, ou substâncias pirofóricas.

Pode-se definir a poeira combustível como as partículas sólidas finamente divididas, com diâmetro nominal de 500 μm ou menor, as quais podem formar misturas explosivas com o ar, nas condições normais de temperatura e pressão. Isto inclui poeiras e partículas combustíveis em suspensão, de acordo com o definido na ISO 4225. O termo “partículas sólidas” é destinado a se referir a partículas na fase sólida, embora não exclua uma partícula oca.

Para a receita da amostra para ensaio, deve-se ter uma ficha de dados de segurança ou equivalente com a amostra. O material de ensaio deve ser fornecido em uma embalagem adequada, etiquetada de acordo com as regras de etiquetagem aplicáveis, sendo apropriado para transporte. É usual o fornecimento de uma quantidade de no mínimo 0,5 kg para ensaios.

Se a preparação da amostra requerer uma quantidade maior, esta quantidade pode ser insuficiente. Se somente um pequeno volume do material for disponível, então pode não ser possível a execução de todos os ensaios. A amostra deve ser representativa do material, da forma como ele se apresenta na forma geral no processo que estiver sendo operado.

Muitas operações unitárias, como sistemas de extração, separam a poeira em frações mais finas que são presentes nos principais equipamentos de processo, e recomenda-se que seja levado em consideração quando da seleção da amostra. Se a amostra não for representativa do material como ele é encontrado no processo, então a preparação da amostra deve ser realizada de forma a considerar as condições de pior caso.

No mínimo as seguintes informações sobre a amostra devem ser fornecidas: tamanho mínimo da partícula, tamanho médio da partícula, tamanho máximo da partícula, distribuição da partícula, conteúdo de umidade, e método de determinação (por exemplo, métodos ópticos ou peneiramento). Se não for possível o fornecedor da amostra fornecer estes dados, então estes dados devem ser determinados separadamente.

Quanto à preparação da amostra, se não for possível ensaiar a amostra da forma como foi recebida, ou se a amostra não for mais representativa do material do processo, então pode ser necessário condicionar ou alterar a amostra para ensaio. Isto pode incluir: trituração e peneiramento, secagem, e umidificação.

Qualquer alteração aparente verificada nas propriedades da poeira durante a preparação da amostra, por exemplo, devido ao peneiramento ou nas condições de temperatura ou umidade, deve ser relatada no relatório de ensaio. Na preparação da amostra, como durante as atividades de trituração, peneiramento ou secagem, as características do material podem ser alteradas.

Quando frações finas estão presentes em uma instalação, é apropriado captar amostras de partículas com diâmetros menores que 63 μm, de forma a possibilitar as misturas mais facilmente capazes de causar ignição. Quando a amostra é uma mistura de substâncias, a preparação da amostra pode resultar em uma alteração da composição da amostra. A presença de solventes pode se alterar durante o processo de preparação da amostra.

Os ensaios devem ser realizados a uma temperatura atmosférica padronizada de 20 +10-10  °C e a uma pressão atmosférica padronizada de 80 kPa a 110 kPa (0,8 bar a 1,1 bar), a menos que especificado em contrário. A sequência seguida para a determinação das propriedades dos poeiras combustíveis e das partículas combustíveis em suspensão é apresentada em 5.2, Seção 6 e Figura 1, Figura 2 e Figura 3 (disponíveis na norma). Consultar também as informações indicadas no Anexo G. 2 O ensaio no tubo de Hartmann é um método fechado. O procedimento pode ser diretamente iniciado com uma esfera de 20 L ou com um forno do tipo GG.

Os ensaios para determinar se um material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível podem ser feitos com uma inspeção visual. Fazer uma inspeção visual do material de ensaio (por meio de microscópio, se necessário), para determinar se o material consiste em material particulado combustível. Se o material consistir em material particulado combustível com poeira combustível, então continuar o procedimento de ensaio em um tubo de Hartmann (ver 5.2.3), para determinar se a combinação das duas é uma poeira combustível.

Se o material consistir somente em material particulado combustível, então continuar o procedimento de ensaio em um tubo de Hartmann (ver 5.2.3), para determinar que se trata de partículas combustíveis em suspensão. A determinação da distribuição da partícula, para materiais que não contenham partículas combustíveis em suspensão, verificar a distribuição do tamanho da partícula deve ser executada segundo algumas regras. Se não existirem partículas menores que 500 μm em tamanho, então o material não é uma poeira combustível. Se existirem partículas menores que 500 μm em tamanho, continuar o procedimento de ensaio em um tubo de Hartmann, para determinar se o material é uma poeira combustível.

Para o ensaio em um tubo de Hartmann com uma centelha (ver 7.1), se a ignição ocorrer, o material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível (prosseguir para o procedimento de caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível (ver Seção 6)). Se nenhuma ignição ocorrer: prosseguir para o ensaio em um tubo de Hartmann, com uma fonte de ignição por espira aquecida (ver 7.1); pode ser assumido, neste caso, que a energia mínima de ignição é maior que 1 J e que o material de ensaio é difícil de entrar em ignição.

Para o ensaio em um tubo de Hartmann com uma fonte de ignição por espira aquecida (ver 7.1), se a ignição ocorrer, o material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível, (prosseguir para a caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível (ver Seção 6)). Se nenhuma ignição ocorrer: prosseguir para o ensaio na esfera de 20 L (ver 7.2); pode ser assumido que a energia mínima de ignição é maior que 10 J.

Para o ensaio de ignição em uma esfera de 20 L, se a ignição ocorrer, o material é uma poeira combustível ou um material particulado combustível (prosseguir para a caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível (ver Seção 6). Se nenhuma ignição ocorrer, então o material não é uma poeira combustível ou um material particulado combustível, e o procedimento de ensaio está concluído.

Embora o material não forme misturas explosivas com o ar, ele pode ainda causar a ignição de uma camada de poeira combustível. Se existir material insuficiente disponível para o ensaio em uma esfera de 20 L, então o ensaio de um forno do tipo Godbert-Greenwald (GG), a 1 000 °C, é uma alternativa aceitável (ver 7.3). Se nenhuma ignição ocorrer a 1 000 °C, então o material não é uma poeira combustível ou um material particulado combustível.

Se ocorrer uma ignição a 1.000 °C, então é recomendado que o material seja submetido a verificação adicional em uma esfera de 20 L antes deste material ser considerado combustível ou não combustível. O procedimento indicado a seguir é o procedimento para a caracterização de poeira combustível ou material particulado combustível: ensaio para temperatura mínima de ignição de uma nuvem de poeira (MIT – minimum ignition temperature) (ver Seção 8): forno do tipo GG (ver 8.1.2), ou forno do tipo BAM (ver 8.1.3) ensaio para temperatura mínima de ignição (MIT) da camada de poeira (ver 8.2); o ensaio para a energia mínima de ignição (MIE) da nuvem de poeira (ver 8.3); e o ensaio para a resistividade de poeira a granel (ver 8.4).

Os dados das características das poeiras são conhecidos e variam muito de acordo com as propriedades da amostra, por exemplo, umidade e tamanho da partícula. Os dados apresentados neste banco de dados representam uma grande coleção de informações que podem ser utilizadas quando forem cuidadosamente avaliados para a devida aplicação para o material combustível em consideração disponível existente.

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